О действии макропор в донных отложениях

Abstract

Pассмотрено теоретическими методами движение жидкости и перенос загрязняющего вещества (ЗВ) в однородных донных отложениях (ДО), пористое пространство которых состоит из пор двух типов: микро- и макропор. Область движения условно разделена на равновеликие цилиндрические микрообласти с макропорой в центре каждой из них. Найдено точное аналитическое решение задачи фильтрации в такой микрообласти и выполнен обстоятельный анализ влияния макропор на фильтрационную картину. Установлено соотношение между исходными параметрами, при котором в верхней части ДО образуется застойная зона и жидкость в них поступает исключительно через макропоры. Оценены изменения фильтрационного расхода, обусловленные действием отдельных макропор. Изучена гидравлика потока жидкости внутри макропоры и ее вклад в динамику внешнего течения. Определен общий расход жидкости при участии системы макропор, характеризуемой экспоненциальной функцией их распределения по длине. Исходя из решения фильтрационной задачи с использованием эффективных гидрохимических параметров и переменного расхода грунтовых вод, проведено исследование установившегося диффузионно-конвективного переноса нестабильного ЗВ (деградация согласно кинетике нулевого порядка) при наличии вторичной пористости.

Розглянуто теоретичними методами рух рiдини i перенос забруднюючої речовини (ЗР) в однорiдних донних вiдкладеннях (ДВ), поровий простiр яких складається з пор двох типiв: мiкро- i макропор. Область руху умовно подiлено на рiвновеликi цилiндричнi мiкрообластi з макропорою в центрi кожної з них. Отримано точний аналiтичний розв'язок задачi фiльтрацiї в такiй мiкрообластi i виконано грунтовний аналiз впливу макропор на фiльтрацiйну картину. Встановлено спiввiдношення мiж вихiдними параметрами, за якого у верхнiй частинi ДВ утворюється застiйна зона i рiдина в них поступає виключно через макропори. Оцiненi змiни фiльтрацiйної витрати, обумовленi дiєю окремих макропор. Вивчена гiдравлiка потоку рiдини в серединi макропори i її внесок у динамiку зовнiшньої течiї. Визначена загальна витрата рiдини у випадку системи макропор, яка характеризується експоненцiальною функцiєю їх розподiлу по довжинi. Виходячи з розв'язку фiльтрацiйної задачи з використанням ефективних гiдрохiмiчних параметрiв i змiнної витрати грунтових вод, дослiджений усталений дифузiйно-конвективний перенос нестабiльної ЗР (деградацiя згiдно кiнетики нульового порядку) при наявностi вторинної поруватостi.

Solution movement and contaminant transport is considered in uniform sediment with porous space consisted of two-type pores, namely, micro- and macropores by theoretical methods. The motion domain is conditionally divided in equal cylindrical microdomains with a macropore in the center of each one. An exact analytical solution is obtained to a problem of groundwater flow within such a microdomain and a detailed analysis is conducted of macropore effect on water regime. A relationship between initial parameters is found which promotes forming a stagnant zone. An estimation is performed of changes in groundwater recharge due to separate macropores action. Hydraulics of water flow inside a macropore and its influence on external flow is studied. A general water recharge is determined in case of macropores system described by exponential function of their distribution with length. Steady diffusive-convective transport of unstable contaminants (degradation occurs according to kinetics of zero order) is investigated in presence of secondary porosity coming from groundwater.